[发明专利]一种适用于复杂地形风场流动数值模拟的侧向边界条件设置方法

权利要求书

1.一种适用于复杂地形风场流动数值模拟的侧向边界条件设置方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据目标风电场区域，选定数值模拟的六面体计算域，确定计算域各边界面的位置：将目标区域的复杂地形作为地表边界面，入口和出口边界面垂直于该区域的主风向布置，顶面边界沿水平方向布置并确保最小离地高度为公里量级，侧向边界面平行于主风向布置；

步骤2，对步骤1中得到的六面体计算域进行空间网格划分，得到若干个有限体积单元；

步骤3，设定大气流动数值模拟的湍流模式，并根据选定的湍流模式，计算侧向边界面上的各个网格面元对应的有限体积单元体心处，当前求解时间步的前一时间步所对应的流体体积通量；

步骤4，根据步骤3中得到的各个网格面元的前一时间步所对应的流体体积通量，对各个网格面元面心处的风速和压强条件进行设置。

2.根据权利要求1所述的一种适用于复杂地形风场流动数值模拟的侧向边界条件设置方法，其特征在于，步骤3中，所述大气流动数值模拟的湍流模式包括雷诺平均模式和大涡模拟模式。

3.根据权利要求2所述的一种适用于复杂地形风场流动数值模拟的侧向边界条件设置方法，其特征在于，若采用雷诺平均模式，通过下式计算各个网格面元的前一时间步所对应的流体体积通量

其中，为侧向边界面上的各个网格面元对应的有限体积单元体心处求得前一时间步的风速矢量；为该网格面元的面矢量。

4.根据权利要求2所述的一种适用于复杂地形风场流动数值模拟的侧向边界条件设置方法，其特征在于，若采用大涡模拟模式，通过下式计算各个网格面元的前一时间步所对应的流体体积通量

其中，下标i为有限体积单元编号；N为目标网格面元周围相邻的网格面元的数目。

5.根据权利要求1所述的一种适用于复杂地形风场流动数值模拟的侧向边界条件设置方法，其特征在于，步骤4中，对各个网格面元面心处的风速和压强条件进行设置，具体地：

若则目标网格面元面心处的速度-压强的耦合边界条件设置为：

若则目标网格面元面心处的速度-压强的耦合边界条件设置为：

式中，为目标网格面元面心处在当前时间步的风速矢量，为其切向风速分量，为其法向风速分量；和分别为前一时间步求得的目标面元对应有限体积单元体心处的切向与法向风速分量；为目标网格面元面心处在当前时间步的压强，为前一时间步求得的目标网格面元对应有限体积单元体心处的压强，p_atm为目标网格面元面心所处海拔高度对应的大气压强。